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Tubo Pitot

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Academic year: 2021

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SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA

TUBO PITOT

Autor: Ruiz, A. A. Revisor: Juárez N. R.

Editor: Ochoa A. L.

SEMARNAP CNA IMTA

SUBDIRECCIÓN GENERAL DE ADMINISTRACIÓN DEL AGUA

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PARTICIPANTES

En la realización de este documento , colaboraron: Especialistas del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (1), y de la Subdirección General de Administración del Agua de la Comisión Nacional del Agua, CNA (2).

Autor: José Angel Ruíz Aparicio

Revisor: Raúl Juárez Nájera

Editor: Leonel H. Ochoa Alejo

Para mayor información dirigirse a: SUBGERENCIA DE INSPECCIÓN Y

MEDICIÓN

GERENCIA DE RECAUDACIÓN Y CONTROL

Subdirección General de Administración del Agua

Insurgentes Sur # 1969, 1er piso, Colonia Florida CP. 01030, México D.F. Tel. (01) 56-61-83-81, Fax. (01) 56-61-71-49, Email: rmerino@sgaa.cna.gob.mx SUBCOORDINACIÓN DE HIDRÁULICA RURAL Y URBANA COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA HIDRÁULICA

Paseo Cuauhnáhuac # 8532, Colonia Progreso, CP. 62550, Jiutepec, Morelos

Tel. y Fax (017) 3-19-40-12, Email: nahung@tlaloc.imta.mx

Derechos reservados por: Comisión Nacional del Agua, Insurgentes Sur # 2140, ermita San Angel, CP. 01070, México D.F. e Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac # 8532, Colonia Progreso, CP. 62550, Jiutepec, Morelos. Esta edición y sus características son propiedad de la Comisión Nacional del Agua y del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.

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PREFACIO

El 1° de diciembre de 1992 se publicó en el Diario Oficial de la Federación, La Ley de Aguas Nacionales, en donde se exponen los artículos 7-VIII, 26-II, 29-V-VI, 119-VII-X-XI, relacionados con la medición del agua.

Con base en esta Ley de Aguas Nacionales, la Comisión Nacional del Agua, CNA, a través de la Subdirección General de Administración del Agua, desarrolla continuamente campañas de instrumentación y medición de caudales, con el fin de controlar y verificar las cantidades de agua asignadas en las concesiones a los diversos usuarios de las fuentes de abastecimiento.

Ante esta situación y a la dificultad que representa el uso de los diferentes aparatos de aforo, la CNA y el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, IMTA, han elaborado esta serie de documentos autodidácticos, para que el personal técnico de dicha dependencia se capacite en el manejo de las técnicas existentes de medición de gasto, así como en el manejo de equipos y en los procedimientos de adquisición y análisis de datos. La serie autodidáctica está enfocada a las prácticas operativas y equipos medidores que cotidianamente utiliza la CNA en sus actividades de verificación de los equipos de medición instalados en los aprovechamientos de los usuarios del agua y muestra las técnicas modernas sobre: a) inspección de sitios donde se explota el agua nacional; b) verificación de medidores de gasto instalados en las diversas fuentes de suministro o descarga de agua; c) procedimientos y especificaciones de instalación de equipos; d) realización de aforos comparativos con los reportados por los usuarios; d) cuidados, calibración y mantenimiento de los aparatos.

En general, cada documento de la serie está compuesto por dos partes: a) un documento escrito, que describe los principios de operación de un medidor particular, cómo se instala físicamente, qué pruebas de precisión se requieren, cómo se hace el registro e interpretación de lecturas y procesamiento de información, de qué manera hay que efectuar el mantenimiento básico, cuáles son sus ventajas y desventajas, y que proveedores existen en el mercado; b) un disco compacto, CD, elaborado en el paquete “Power Point de Microsoft”, construido con hipervínculos, diagramas, fotografías, ilustraciones, según lo requiera cada tema.

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CONTENIDO

1. ¿PARA QUIÉN Y POR QUÉ? Y EVALÚA SI SABES

2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN Y DESCRIPCION DE COMPONENTES

3. REQUERIMIENTOS DE INSTALACION FISICA

4. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE INSTALACION

5. PRUEBAS DE PRECISION Y CALIBRACION

6. REGISTRO E INTERPRETACION DE LECTURAS Y PROCESAMIENTO

DE INFORMACION

7. MANTENIMIENTO BASICO

8. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

9. LISTADO DE PRINCIPALES PROVEEDORES

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1. ¿PARA QUIÉN Y

POR QUÉ?

¿PARA QUIÉN?

Este manual esta dirigido a técnicos que están trabajado con tubos Pitot.

Así como a los ingenieros encargados de la capacitación dentro del campo de la medición de flujo con este instrumento. Para los operadores de sistemas hidráulicos responsables de la operación de estos sistemas.

A todos los interesados en la capacitación sobre la instalación, uso y manejo del tubo Pitot.

A los interesados en el manejo adecuado de los accesorios necesarios para el uso, instalación y operación del tubo Pitot.

¿POR QUÉ?

Es necesario saber principalmente cual es el procedimiento que se debe seguir para poder manejar con habilidad el tubo Pitot, y que opciones nos presenta este aparato de medición.

El adecuado funcionamiento del tubo Pitot depende directamente de una adecuada instalación, por lo cual debemos tener cuidado con cada una de las especificaciones del instrumento.

Cada uno de los accesorios necesarios para la instalación uso y manejo del instrumento tiene requerimientos especiales, los cuales deben atenderse con suma precaución.

Debemos tomar en cuenta la diversidad de opciones que el campo de la medición nos presenta como lo son;

• CARACTERÍSTICAS DE LA TUBERÍA

CARACTERISTICAS "IN SITU"

• CARACTERISTICAS DEL TRAMO EN ESTUDIO

EVALÚA SI SABES

1.- ¿Para que sirve el tubo Pitot?

a) Para la medición del caudal b) Para hacer la conexión de un

tramo de tubería

c) Para la limpieza de los instrumentos destinados a medir caudales

d) Como base de un medidor ultrasónico

2.- ¿Qué tipo de medición efectúa el tubo Pitot?

a) Medición directa b) Medición indirecta c) Las dos

d) Ninguna

3.- ¿El tubo Pitot es fijo o portátil? a) Fijo

b) Portátil c) Ambos d) Ninguno

4.- ¿Es posible colocar el tubo Pitot en una tubería inclinada a mas de 60 gados?

a) Si b) No

c) Depende de la viscosidad cinemática

d) Depende del diámetro 5.- ¿Qué se mide con el tubo Pitot?

a) Gasto b) Viscosidad c) Presión d) Carga de velocidad

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2.- PRINCIPIOS DE

OPERACIÓN Y

DESCRIPCIÓN DE

COMPONENTES

2.1 PRINCIPIO HIDRAULICO

El tubo Pitot es un instrumento destinado a la medición del caudal a través de la cuantificación de la velocidad del flujo utilizando la ecuación de continuidad que se muestra a continuación;

Q = A x V

donde:

Q= es el gasto del flujo A= es el área transversal V= es la velocidad del flujo

En consecuencia, es un medidor indirecto de caudal, y puede utilizarse tanto en conductos libres como a presión.

En su extremo inferior, el tubo Pitot cuenta con dos pequeños orificios en forma de gancho que están orientados a 180 grados uno del otro, los cuales se colocan uno a favor del flujo y el otro en contra de él. Estos pequeños orificios cumplen la función de medir por un lado la carga de velocidad sumada a la carga de presión y por otro solamente la carga de presión del flujo en el tubo respectivamente, como se muestra en la siguiente figura;

Después el tubo Pitot esta conectado en su parte superior a un manómetro diferencial, el cual nos arroja directamente la lectura de la carga de velocidad, hv = V2/2g

Donde:

Hv= Carga de velocidad

V= Velocidad del fluido G= Constante de gravedad

Dentro del manómetro diferencial se introduce un líquido manométrico que ayuda a visualizar las lecturas correspondientes; también el manómetro se puede conectar a un registrador de lecturas continua o a un data logger, como se verá después.

2.2.- COMPONENTES DEL TUBO

PITOT

En particular el tubo Pitot Simplex consta principalmente de los elementos que se señalarán en la siguiente figura;

Fig. 2.2 Tubo pitot, al cual se le han hecho modificaciones, como el annubar Fig.2.1 Detalle de orificios por los cuales

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a.- Cruceta de válvulas

Pieza metálica fundida acoplada ala varilla del Pitot, cuenta con dos salidas para la instalación de las mangueras y válvulas para la purga de aire.

b.- Válvulas de purga de aire

Utilizadas para purgar el aire del tubo Pitot

c.- Válvulas de conexión para las mangueras

Su función es aislar hidráulicamente el tubo Pitot de las mangueras

d.- Guía de medición

Es una pieza movible a lo largo de la varilla, con la función de indicar la posición de las tomas de presión diferencial en el interior de la tubería

e.- Dispositivo fijador de la varilla (Anillo fijador)

Dispositivo usado para fijar la varilla del tubo Pitot en una determinada posición, no permitiendo que ella se mueva en la dirección vertical

f.- Soporte de la escala graduada para traversa

Pieza destinada a fijar la regla graduada que se utiliza para levantar el perfil de velocidades

g.- Orificios de toma de presión diferencial

Son orificios localizados en el extremo inferior del tubo Pitot Simplex, cuya función es generar el diferencial de presión

h.- Tapón protector de orificios

Pieza acoplada al extremo de la varilla, destinada a proteger los orificios calibrados

i.- Varilla

Perfil externo de formato aerodinámico, que recubre a los tubos transmisores de presión diferencial

j.- Tuerca de conexión o tuerca hexagonal

Es la pieza que permite acoplar el tubo Pitot a la válvula de inserción.

A continuación se presentará un esquema a detalle de las partes superior e inferior del tubo pitot.

2.3.- ACCESORIOS

Para la exitosa medición del caudal en un conducto a presión, es necesario contar con algunos aditamentos, los cuales son necesarios tanto para la simple instalación del tubo Pitot, como para la correcta lectura del instrumento.

Los accesorios con los cuales debe de contar el tubo Pitot son:

• Manómetro diferencial • Máquina de inserción • Líquidos manométricos • Válvula de acoplamiento • Mangueras

a) MANÓMETRO

DIFERENCIAL

Un elemento importante dentro de la medición con tubo Pitot es el manómetro diferencial, el cual nos permite determinar una diferencia de cargas en una tubería. El cual no es más que un piezómetro doblado en forma de “U”. Generalmente es fabricado de vidrio resistente a altas presiones (aproximadamente 29 Kg/cm2). Cabe mencionar que el tubo en "U” utilizado como manómetro diferencial es sólo una de las formas de registrar la diferencia de cargas en el tubo Pitot, otros dispositivos con los cuales se puede registrar esta diferencia de cargas son los registradores de reloj y los data logger. En esta parte se describirá solamente el tubo en "U" para conocer sus principios de operación.

Fig. 2.3 Es importante la constante verificación y limpieza de la cruceta de válvulas

Fig. 2.4 Debemos verificar la rosca y válvulas del tubo pitot

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Es un tubo de vidrio, con un diámetro interno de 3.5mm y externo de 6.2mm, en la extremidad superior. El diámetro interno de la parte útil (la que contiene el líquido manométrico), debe ser aproximadamente de 7mm, mientras que su longitud debe ser de 600mm o más.

Los tramos del tubo en “U” deben fijarse a través de una abrazadera especial para evitar que se quiebren en algún momento, al aplicarse un esfuerzo de apertura en los mismos.

Aquí es posible la utilización de mangueras como tubo "U" en lugar del vidrio, sólo éstas deben ser transparentes, resistentes a la corrosión ocasionada por el líquido manométrico utilizado y que soporten la presión a las que son sometidas. Una de las ventajas que nos arroja la utilización del tubo en “U” como manómetro diferencial, es que solamente cambiándole el líquido manométrico pueden soportar y medir presiones más altas.

b) MANGUERAS

Las mangueras usadas en pitometría, deberán fabricarse con material de buena calidad, ya que deben resistir las condiciones atmosféricas y el contacto del agua sin dañarse.

LÍQUIDOS MANOMÉTRICOS

Los líquidos manométricos son sustancias químicas usadas en pitometría para transformar las cargas piezométricas y de velocidades generado por las tomas pitométricas en deflexiones, que pueden ser medida con una regla.

Generalmente se usan líquidos manométricos más pesados que el agua, para evitar la formación de columnas demasiado elevadas en cada uno de los tramos del tubo en “U”, lo que dificultaría la lectura de las deflexiones producidas.

Ahora bien, que definimos como deflexión?; A la medida de la diferencia entre las longitudes de las columnas del líquido manométrico en un mismo tubo " U", como se muestra a continuación. Fig.2.6 Verificar que las conexiones estén bien hechas Fig. 2.8 Es recomen dable usar un embudo para el llenado del tubo "U" Fig. 2.5 Se debe tener cuidado en la limpieza del tubo en "U". Fig. 2.7 Generalmente se utilizan mangueras que resistan por lo menos 1.5 veces la presión máxima de trabajo existente en el sistema que se esta analizando.

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5 En pitometría se utilizan las siguientes

sustancias químicas como líquidos manométricos.

Tetracloruro de carbono CCl4d

Tetrabromoetano C2H2Br4d

Bromoformo CHBr3d

Mercurio vivo Hgd

Además de estas sustancias, se usa la bencina, la que se mezcla con tetracloruro de carbono, a fin de obtener líquidos manométricos con densidades menores e intermedias.

En caso se desee usar otras sustancias químicas es necesario, se verifique si son miscibles con el agua, ya que no debe haber mezcla del líquido manométrico con el agua.

Estas mezclas pueden hacerse en el mismo taller de pitometría, utilizando probetas y vasos de p recipitación graduados.

A continuación se indican algunas observaciones complementarias.

• Dado que las densidades que nos arroguen los líquidos manométricos en el laboratorio no serán las mismas que las que nos den en campo será necesario efectuar la corrección de la densidad nominal para transformarla en real, aplicándole un factor de corrección de densidad.

• Se debe evitar en lo posible, el uso de líquidos con densidad de 1.11, debido a su fácil adherencia a las paredes del tubo “U” y la consecuente destrucción o deformación de los meniscos, lo que puede conducir a errores significativos al medir la carga de velocidad.

• Los líquidos manométricos pueden ser reutilizados. Luego de cada uso, se hace la filtración con un papel filtro, eliminándose así el agua y posibles impurezas. Nótese que los líquidos manométricos sucios o excesivamente viejos son causa frecuente de adherencias de los mismos a las

paredes de un tubo “U” y consecuente entorpecimiento de las lecturas de deflexiones.

c) VÁLVULA DE INSERCIÓN

El componente que se usa en pitometría para acoplar el tubo Pitot y la varilla de calibración a la tubería principal es una válvula macho con diámetro interno de 25.4 mm o 1". Esta válvula se denomina "válvula de inserción o válvula de derivación" o simplemente TAP. Se fabrica con aleación de bronce. Generalmente es la aleación No. C83600, de acuerdo con la norma ASTM B62 o ASTM B584.

Las válvulas de incorporación tienen la extremidad inferior roscada para conectarla a la tubería principal. Esta rosca puede tener las especificaciones de la norma AWWA C-800 o ISO R-7. La extremidad superior de la válvula de incorporación está compuesta por una rosca interna y otra externa. La segunda debe coincidir con la rosca interna de la tuerca de acople del tubo Pitot.

Fig. 2.10 Válvula de inserción, hay que tener cuidado con su inserción en conductos con presiones muy altas. Fig. 2.9

Deberemos tener cuidado con la regla que se utilice para medir la deflexión.

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En determinados países los tubos Pitot se fabrican con roscas distintas a las mencionadas anteriormente. En estos casos, la rosca externa superior de la válvula de incorporación será la misma que la especificada para el tubo Pitot.

d) MÁQUINA DE INSERCIÓN

Una parte importante dentro de la medición con tubo Pitot es la instalación de la válvula de inserción, para este proceso es necesario de una máquina especial, conocida comercialmente como máquina Muller.

Su función primordial es la de perforar, hacer rosca e instalar la válvula de incorporación a la tubería, y en caso de que sea necesario permite la extracción de la válvula y enroscar un tapón para cerrar el orificio.

Básicamente, la máquina Muller está compuesta por:

• Un cuerpo metálico dividido en dos cámaras (superior e inferior);

• Un dispositivo de avance compuesto por una cruceta de avance y un arco en cuyo extremo superior posee un anillo de empuje;

• Una tapa que tiene acoplado un guante de avance con rosca externa por donde se mueve la cruceta de avance;

Fig. 2.11 Detalle de válvula de inserción que en la mayoría de los casos, esta rosca tiene las especificaciones de la norma ANSI B2.

Fig. 2.12 La Máquina Muller se divide en dos cámaras para su adecuado manejo e instalación.

Fig. 2.13 Cabe mencionar que la tubería no necesariamente tiene que estar fuera de uso o parada para la inserción de la válvula, ya que la máquina Muller nos permite la instalación aún sin detener el flujo.

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7 Además la máquina Muller debe venir

equipada con los siguientes accesorios;

• Juego de galápagos (silletas) para atender todos los diámetros de tubería existentes en el sistema de abastecimiento de agua.

• Empaques para efectuar los

acoplamientos de la silleta al tubo y de la máquina Muller a la silleta.

• Cadena metálica con longitud

suficiente para abrazar todo el perímetro de la tubería, de mayor diámetro en el sistema en el que ésta se utilizará.

• Horquilla metálica, dispositivo de seguridad para presiones muy altas

• Juego de llaves: una llave tipo estrella que tiene doble uso: ajustar las tuercas del gancho que sujeta la cadena, y su parte posterior tiene un orificio que permite el tornillo que sujeta la brocamachuelo y el colocador de la válvula de paso, una llave fija que permite sacar el tapón y que se queda enroscada en la válvula de incorporación cuando se instala la misma en la tubería bajo presión.

• Brocamachuelo de 1 pulgada.

Obsérvese que es diferente el tipo de brocamachuelo para cada tipo de material (tubería que está siendo perforada). Por tanto, su compra y aplicación deben ser cuidadosa. • Conjunto de plugs con rosca que

permiten desacoplar el vástago de la máquina Muller conectado a la válvula de incorporación

Fig. 2.14 debemos revisar cada una de las piezas descritas para el correcto funcionamiento de la máquina ! Válvula de paso; válvula check; vástago de acero revestido con cromo;

Un dispositivo equipado con matraca para accionar la máquina, la cual posee un cabo conectado a la pieza que contiene la matraca.

Fig. 2.15 La matraca es importante para la instalación de la válvula Fig. 2.17 Ganchos metálicos cuya función es sujetar la cadena Fig. 2.18 La brocamachuelo es seleccionada dependiendo del material del tubo que se perforará Fig. 2.16 Debemos tener cuidado con la

adecuada colocación de silletas y empaque en el diámetro que les corresponde.

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3.- REQUERIMIENTOS

DE INSTALACIÓN

FÍSICA

3.1.- VERIFICACIÓN DEL SITIO

Para que se pueda efectuar la medición del caudal instantáneo en cualquier sección de una tubería es necesario que inicialmente se proceda la instalación de una Estación Pitométrica, (EP).

La estación Pitométrica está constituida por una válvula de inserción protegida por una caja de visita y de la sección transversal de tubería que se quiere probar, como se muestra en la figura siguiente:

En caso de que la tubería esté enterrada y no se conozca su localización exacta es necesario antes de seleccionar el punto de medición, ubicarla con exactitud y luego descubrirla.

La localización exacta de la tubería debe efectuarse preferentemente a través de informaciones entregadas por el sector de la institución que maneja el catastro técnico de las instalaciones hidráulicas o bien con entrevistas a operadores.

Si la tubería de la cual necesitamos obtener información con respecto al caudal, a través de pitometría, fue fabricada con material metálico (fierro fundido o acero), es posible obtener su localización exacta con el uso de detectores de tuberías metálicas.

Se debe tener cuidado en la instalación de la Estación Pitométrica, puesto que ésta debe ubicarse en tramos rectos de la tubería, para asegurar una distribución uniforme de las velocidades del agua y por ende tendremos una medición con mayor precisión.

Al referirnos a tramos rectos de la tubería, significa que la válvula de inserción debe localizarse aguas abajo y aguas arriba a una distancia mínima de cualquier accesorio que pueda producir una región de turbulencia cerca de la sección donde vamos a efectuar el levantamiento del perfil de velocidades. Algunos ejemplos de estos accesorios son: Codos de 90º, reducciones bruscas, válvulas graduadas, conjuntos motor-bomba, etc.

3.2 PREPARATIVO DEL SITIO

Para la preparación del sitio se deben considerar algunos aspectos, con el fin de que la medición se lleve a cabo correctamente.

La distancia mínima con la que se debe contar para la instalación de la válvula de inserción, esta dada en diámetros nominales (Dn) de la tubería donde se instalará el tubo Pitot, algunas de estas situaciones se pueden presentar así.

a.- En caso de que tengamos cualquier accesorio, debemos instalar la válvula de inserción entre 10 y 20 Dn como distancia mínima si el accesorio esta aguas arriba, y 5 y 10 Dn si esta aguas abajo.

b.- Si se tiene la presencia de conjuntos motor-bomba + accesorios debemos contemplar una distancia mínima de 30 Dn. Nótese que normalmente la válvula de inserción estará colocada aguas abajo del conjunto motor-bomba y una posible válvula de compuerta o mariposa.

c.- Existe una condición extrema cuando tenemos sumadas las presencias de conjunto motor-bomba + válvula + curva de reversa. Curva de reversa es el acoplamiento de dos codos de 90º de modo que la dirección del flujo cambia. En casos como este para garantizar que el perfil de velocidades no va a sufrir interferencias, es más conveniente que la distancia mínima sea aproximadamente 50 Dn.

Fig. 3.1 Cuidado con las especificaciones de distancia entre la estación pitométrica y los demás accesorios existentes.

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9 Otros puntos importantes que se deben de

considerar son los siguientes:

De la misma manera, no deben elegirse lugares inmediatamente debajo de líneas de transmisión eléctricas (alta tensión) para prevenir accidente originados por corto circuitos causados por eventuales fugas o accidentes en la válvula de inserción. En éstos casos es suficiente una distancia de 20 metros de la línea de transmisión

Se debe evitar la colocación de Estaciones Pitométricas cerca de puntos de la tubería donde existan o se va a instalar ventosas (válvulas de admisión y expulsión de aier), para evitar interferencias del aire en mediciones futuras.

Dentro de lo posible, se tener la certeza que la sección transversal seleccionada como futura Estación Pitométrica se mantenga a presión durante todo el día. En pitometría no se puede hacer mediciones del caudal en secciones transversales que no estén completamente llenas.

Luego de efectuarse la selección del punto de medición, se ejecutará la apertura de una zanja (solo en caso de tuberías enterradas) y descubrimiento de la tubería. El área técnica de la institución realizará esta operación y normalmente se efectúa la apertura con ayuda de picos y palas. Raras veces se usan retroexcavadoras (sólo en caso donde la profundidad de la tubería es grande), porque existe el peligro de romper la tubería. Al descubrir la tubería, debe dejarse un pequeño espacio por debajo de esta para que al momento de colocar la cadena que ajustará a la máquina Muller la cadena se pueda deslizar con facilidad.

Fig.3.3 Recordemos que el agua es conductor un eléctrico Fig.3.2 Las Estaciones Pitométricas no deben situarse en puntos donde impidan la salida de autos de las cocheras

Fig. 3.5 El orificio deberá ser lo

suficientemente grande para que se pueda pasar la cadena por el.

Fig. 3.4 Si el tubo no esta completamente lleno tendríamos errores en las lecturas.

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4.ESPECIFICACIONES

TÉCNICAS DE

INSTALACIÓN

Para la exitosa colocación de a válvula de inserción en la tubería con la máquina muller se siguen los siguientes pasos: 1. Perforación del tubo

2. Elaboración de la rosca

3. Instalación de la válvula de inserción

4.1.- PROCEDIMIENTO PARA

EJECUTAR LA PERFORACIÓN

1.- Limpiar y lubricar todas las superficies de la tubería que puedan tener desgaste, incluyendo todas las roscas (brocamachuelo inclusive), a excepción de la superficie del vástago que no necesita lubricación.

2.- Seleccionar la brocamachuelo adecuada al material, diámetro y clase de la tubería y al diámetro (normalmente es de diámetro igual a 25.4mm) y tipo de rosca de la válvula de inserción. Seleccionas la silleta o galápago adecuado al diámetro y tipo de la tubería; normalmente los galápagos tienen marcado en su cuerpo el rango de diámetros o el diámetro que puede usarse.

3.- Hacer una inspección en la válvula de inserción a ser utilizada, evitándose así trastornos al momento de accionarlas. La inspección consiste en verificar visualmente la presencia de posibles defectos de fabricación en las partes internas del cuerpo de la válvula y en los hilos de las roscas externas. Además, debemos verificar si la apertura y cierre de la válvula de inserción puede hacerse sin mayor esfuerzo, verificando también si la abertura libre mide realmente 1 pulgada (25.4mm).

Algunas válvulas de inserción vienen de fábrica con un tipo de pegamento que impide el movimiento de apertura y cierre de las mismas. Este pegamento debe removerse con cualquier solvente en el taller, antes de ir al campo. Para ello hay que desensamblar la válvula y pasar el solvente interna y externamente por la misma, y luego se vuelve a ensamblar antes de ir al campo.

4.- Ejecutar una limpieza del tramo de tubería donde va a instalarse la válvula de inserción con un cepillo de acero, colocar el empaque inferior sobre el tubo, tratando de ser posible, colocar al centro de la misma sobre la parte superior del tubo. Obviamente, la parte saliente del empaque debe estar hacia arriba.

Fig. 4.1 Cuidado en la selección de la silleta y brocamachuelo Fig. 4.2 Checa si la válvula de inserción tiene la medida de 1 pulgada (25.4mm) Fig. 4.3 observa si la válvula de inserción no tiene alguna obstrucción.

Fig. 4.4 Existe un brocamachuelo para cada tipo de material de la tubería.

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11 5- Sobre el empaque inferior, colocar el

galápago o silleta ya preseleccionada, y colocar el empaque superior en la depresión existente en el empaque.

6.- Desenroscar la tapa del cuerpo de la máquina Muller. Nótese que con la tapa sale el dispositivo de avance y el vástago completo. Preferentemente, realizar esta operación con el vástago de la máquina retraído al máximo.

7.- Colocar el cuerpo de la máquina sobre el empaque superior en la depresión existente en el galápago.

La pequeña palanca que permite abrir o cerrar la válvula "check" debe estar situada hacia abajo en la posición "open" o "abierta", y el colocador de la válvula de paso debe estar indicando la posición de desfogue o alivio ("relief").

8.- Colocar los ganchos metálicos en su sitio y acoplar la cadena metálica a ellos. Esta debe abrazar el diámetro externo de la tubería, cuidándose que la misma esté colocada paralelamente (lo máximo posible) a la sección transversal que estamos perforando.

9.- Utilizando un nivel de burbuja, acomodado sobre la parte superior del cuerpo de la máquina Muller, a manera de referencia se empieza a ajustar las tuercas de los ganchos metálicos, a fin de sujetar la cadena lo máximo posible. Esta operación es manual; no es necesario utilizar algún otro recurso. Utilice la llave estrella que acompaña a la máquina Muller para esta operación.

Esta operación se realiza alternamente, ajustándose una u otra tuerca, y guiándose por el nivel de burbuja de modo que, al final de la operación, la máquina esté casi perfectamente nivelada con el eje de la tubería.

10.- La próxima etapa es acoplar la brocamachuelo al vástago. En la parte inferior del vástago existe un cubo. Este posee un perno que permite sujetar la brocamachuelo. Antes de acoplar la misma al eje, es necesario desenroscar este perno con una tuerca que está en la parte externa del cubo.

Esta operación se efectúa con ayuda de la parte posterior de la llave estrella que se utiliza para ajustar las tuercas de los ganchos metálicos. Luego, se acopla la brocamachuelo al cubo, observándose que sus dos pinos guías estén perfectamente acomodados en las ranuras existentes..

11.- Instalar el conjunto eje+brocamachuelo en el cuerpo de la máquina Muller y ajustarlo con la rosca existente en la tapa. Otra vez el ajuste es solamente manual y se ejecuta con la ayuda de los manubrios existentes en la tapa.

Fig. 4.5 Es importante utilizar estos accesorios con suma precaución ya que puede ocasionar accidentes.

Fig. 4.6 Se debe remarcar que, una vez iniciada la perforación de la tubería, es imposible efectuar ajustes en las tuercas de los ganchos metálicos pues la brocamachuelo se mueve de la ubicación inicial y la perforación será equivocada

Fig. 4.7 Se debe ajusta el perno de sujeción de modo que la brocamachuelo quede firmemente sujeto

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12

12.- Bajar el conjunto eje+brocamachuelo hasta que la brocamachuelo haga contacto con la superficie externa de la tubería. Acoplar el anillo de empuje de la cruceta de avance a la superficie superior del collar de fricción del vástago.

13.- Verificar que esté bien asegurada la tuerca que permite fijar la palanquita de operación de la válvula "check", comprobar que la válvula de paso esté colocada realmente en desfogue o alivio

.

14.- Acoplar la pieza equipada con matraca, al cuadrado existente en la parte superior del vástago.

Ajustar el sentido de rotación de este dispositivo con ayuda de una palanquita existente en el cabo del mismo.

15.- El orificio y luego la rosca se hacen en sentido de las agujas del reloj.

La secuencia básica es la siguiente: se promueve un avance moderado, girando la cruceta de avance en el sentido de las agujas del reloj y luego se gira varias veces el cabo del dispositivo equipado con matraca en al mismo sentido, hasta que se sienta que el esfuerzo que se esta haciendo es muy suave.

Estos giros normalmente son de un cuarto a media vuelta cada uno, de forma que el trabajo sea confortable. Luego, se promueve un nuevo avance.

Esta secuencia se repetirá cuantas veces sea necesario para que toda la porción de la brocamachuelo responsable de hacer el orificio ingrese al mismo.

En un determinado momento, durante la ejecución de esta etapa, el agua empezará a salir a través de la válvula de paso hacia la atmósfera, pues con el ingreso gradual de la brocamachuelo en la pared de la tubería, llega un instante en que el agua alcanza los canales existentes en la broca, comunicándose inmediatamente con la parte exterior. En este momento, la válvula de paso debe ser colocada en BY PASS y continuar con la operación de perforación. Esta operación se concluirá cuando, aun con el avance de la broca, el giro del cabo del dispositivo con matraca no ofrece ninguna dificultad (resistencia), es decir es demasiado suave.

Fig. 4.8 Este proceso es manual, de otra forma es posible tener problemas.

Fig. 4.9 Cada uno de los pasos señalados deben de tomarse con el mayor cuidado posible.

Fig. 4.10 La perforación de la pared de la tubería se realiza a través del giro de la pieza equipada con matraca, pero el avance de la brocamachuelo se efectúa a través de la cruceta de avance.

(17)

13

4.2.- PROCEDIMIENTO PARA

HACER LA ROSCA

1.- El primer paso es avanzar la brocamachuelo por medio de la cruceta de avance hasta que nuevamente la cruceta ofrezca resistencia al giro. Se inicia entonces la ejecución de la rosca.

2.- El procedimiento es el mismo que cuando se ejecutó el orificio, salvo algunas observaciones importantes que se registran seguidamente.

El movimiento de giro del cabo del dispositivo con matraca debe ser lo más uniforme posible, evitándose completamente cualquier tipo de movimiento o golpes en esta operación.

3.- El avance del machuelo también debe ser suave, evitándose así innecesarios esfuerzos adicionales.

Una segunda observación es que el avance del machuelo a través del giro de la cruceta de avance debe efectuarse de la siguiente manera: se gira la cruceta hasta que se presente resistencia al giro; este movimiento debe efectuarse en el sentido de las agujas del reloj; inmediatamente, se gira la misma en el sentido inverso un cuarto de vuelta, y luego se gira el cabo de la pieza con matraca hasta que nuevamente ofrezca poca resistencia. Esta secuencia de operaciones debe realizarse varias veces hasta completar la operación para hacer la rosca.

4.- No existe especificación alguna para el momento preciso en el que nos debemos detener; a través de la práctica en pitometría, es suficiente una distancia de 20mm desde la superficie inferior del collar antifricción del vástago, hasta la superficie superior del guante de avance, para que la válvula de incorporación no se proyecte demasiado hacia el interior de la sección transversal de la tubería.

Otra observación es que si la máquina tiene una ranura grabada en la parte superior del vástago, abajo del collar de fricción, se utiliza la misma como referencia para detenerse.

Al finalizar esta operación, empezaremos la siguiente que consiste en enroscar la válvula de incorporación en la tubería. Pero antes veamos algunos cuidados a observarse en las operaciones anteriores.

CUIDADOS QUE DEBEN

OBSERVARSE

1. Es indispensable que la máquina Muller con todos sus accesorios estén en perfectas condiciones de trabajo. 2. Certificar que la cadena metálica esté

muy bien ajustada contra el cuerpo de la tubería.

3. Si se nota que por cualquier motivo, la máquina Muller se movió, antes de que la brocamachuelo perforara la pared de la tubería, mejor suspender la operación, sacar la máquina y buscar un modo de tapar el orificio ya producido.

4. Evitar movimientos bruscos (golpes) durante la operación de girar el cabo de la pieza con matraca; el giro debe ser firme y uniforme.

5. Durante la inspección previa de los accesorios, verificar detalladamente si cada hilo de rosca del machuelo está perfecto. En caso contrario sustituir la brocamachuelo.

6. Ejecutar la secuencia de operación con mucha atención para evitar errores innecesarios tales como remontar la rosca.

Fig. 4.11 Un movimiento más brusco puede llevar a remontar un hilo de rosca sobre otro.

(18)

14

4.3.- PROCEDIMIENTO PARA

INSTALAR LA VÁLVULA DE

INSERCIÓN

1.- La primera operación consiste en sacar el conjunto vástago-brocamachuelo y sustituir la brocamachuelo por la válvula de incorporación.

En primer lugar, esta operación consiste en girar el cabo de la pieza con matraca en el sentido contrario a las agujas del reloj (no olvidar cambiar la posición de la pequeña palanca selectora del sentido de rotación).

Simultáneamente se gira la cruceta de avance en la misma dirección y manteniendo una distancia de 1 a 2 mm entre la parte superior del collar antifricción del vástago y la parte inferior del anillo de empuje de la cruceta.

2.- En caso de que esta distancia fuera excesiva y que la presión del agua sea relativamente alta, cuando el último hilo de rosca de la brocamachuelo abandone la rosca abierta en la tubería, el vástago

podrá expulsarse con violencia hacia fuera. Esta expulsión provocará un golpe violento en la superficie del anillo de empuje; en el límite, es posible hasta una ruptura y consecuentemente un accidente.

Al lograrse desenroscar el machuelo de la rosca de la tubería, se notará un pequeño golpe (collar antifricción contra anillo de empuje). A partir de ahí es posible retirar totalmente el vástago del interior de la máquina. Para hacerlo, basta forzar el vástago hacia abajo con las manos u otro dispositivo cualquiera, desacoplar el anillo de empuje que está conectado al vástago y conseguir que el vástago suba lentamente hasta que no avance más.

Otra manera de evitar el golpe es utilizar la horquilla metálica. A través del giro del volante de la horquilla en el sentido contrario al de las agujas del reloj, el vástago subirá sin golpear hasta salir totalmente. Nótese que, en determinado punto de la subida, es posible desacoplar sin problemas el anillo de empuje. El vástago estará en su posición máxima de retracción cuando notamos que ya no sube más.

Inicialmente, este conjunto de operaciones debe efectuarse lentamente. Luego, con la experiencia adquirida a lo largo del tiempo, la velocidad de trabajo se va incrementando.

Antes de retirar la tapa del cuerpo de la máquina Muller es necesario que cerremos la válvula check moviendo la palanquita hacia arriba y luego fijándola a través del perno que dispone para tal fin. Con esto lograremos aislar las cámaras superior e inferior del cuerpo de la máquina Muller. Consecuentemente, aislamos la cámara superior de la presión interna de la tubería. La válvula de paso debe estar colocada en desfogue o alivio.

Se desenrosca entonces la tapa de la máquina y se retira todo el conjunto.

3.- La siguiente operación es desconectar la brocamachuelo del vástago. Con la parte posterior de la llave estrella que acompaña el conjunto, se suelta el perno que sujeta la brocamachuelo y con ayuda de un martillo de madera o de plástico, se da un golpe en el pin que está cerca de la tuerca del perno sujetador de la brocamachuelo, la que es expulsada del compartimento.

4.- El acoplamiento de la válvula de inserción al vástago se efectúa a través de los "plugs" ya mencionados. El proceso de acoplamiento de la válvula de inserción al "plug" menor consiste en enroscar la rosca externa superior de la válvula de incorporación a la rosca interna del mismo. 5.- A continuación se enrisca este conjunto a la rosca interna del "plug" mayor. Luego, todo se acopla al cubo existente en la parte inferior del vástago, cuidándose que el perno sujetador del conjunto esté bien asegurado al final de la operación.

Fig. 4.12 El cambio de válvula por brocamachuelo se debe hacer con precaución.

Fig. 4.13 Es importante el aislamiento de las cámaras cuando sea necesario ya que esto divide las presiones existentes dentro de la tubería y fuera.

(19)

15 6.- Se acopla el conjunto vástago + válvula

de incorporación al cuerpo de la máquina Muller a través de la rosca de la tapa. Se sitúa la válvula de paso en “BY PASS”; con este procedimiento logramos que las presiones en las dos cámaras (superior e inferior) de la máquina se ecualicen. Se abre la válvula “check”, bajando la pequeña palanca y fijándola.

7.- La operación de enroscar la válvula de incorporación es bastante simple y su ejecución consiste solamente en girar el cabo de la pieza con matraca junto con la cruceta de avance en el sentido de la agujas del reloj hasta que se encuentre resistencia al giro del cabo. Se debe ajustar manualmente lo máximo que sea posible. Antes de retirar el conjunto se efectúa la siguiente prueba.

Se abre la válvula de paso a la posición de alivio y se espera que la presión interna de la máquina se desahogue y consecuentemente, que salga toda el agua existente sobre el nivel de la salida de la válvula.

Si no hubiese fugas entre las roscas de la válvula de incorporación y de la tubería, va a llegar un punto en el que no sale más agua.

En caso contrario, es necesario realizar un nuevo ajuste o verificar si no hubo algún problema con las operaciones anteriores. Luego que todo este normal, podremos retirar la máquina, mas es preciso antes desconectar el vástago de la válvula de inserción.

El procedimiento es el siguiente; separar la rosca del plug mayor de la rosca del plug menor, sin soltarlo de la válvula de incorporación. Esta operación puede hacerse fácilmente ya que los dos plugs están conectados a través de una rosca ACME cuadrada.

Se gira la cruceta de avance en el sentido contrario al de las agujas del reloj hasta el punto en que la superficie de dado del eje esté colocada en el medio de la altura del orificio existente en la pieza con matraca. En esta posición debemos dar un golpe fuerte con la mano en la punta externa del cabo de la pieza con matraca. Se soltará la rosca del plug mayor de la rosca del plug menor, pudiéndose desmontar la máquina Muller.

Es posible constatar que realmente las roscas se desconectarán, observando simplemente, al contemplar la operación de desenroscar, si el giro del cabo es suave, es decir, lo será si no está desconectando la válvula de incorporación.

Fig. 4.15 Ensamblar el vástago a cada

elemento con cuidado es importante Fig. 4.16 Las pruebas mencionadas deberan de efectuarse para cerciorarse de una buena instalación.

(20)

16

AUTOEVALUACIÓN No. 1

1.- ¿A través de que se mide el caudal en el tubo Pitot?

a) De la presión

b) De la cuantificación de la velocidad del flujo

c) Del diámetro de la tubería d) De la temperatura

2.- ¿En qué conductos se puede usar el tubo Pitot?

a) A superficie libre b) En conductos a presión c) En ambos

d) En ninguno

3.- ¿Cuántos conductos tiene el tubo Pitot para cuantificar la velocidad del flujo? a) 8, cuatro de cada lado

b) 2, uno de cada lado c) solo uno

d) 12, seis de cada lado

4.- ¿Qué registran los conductos del tubo Pitot?

a) Gravedad y rugosidad b) Presión y carga de velocidad c) Diámetro y energía

d) Temperatura y presión

5.- ¿Para qué nos sirve la tuerca de conexión?

a) Para acoplar el tubo Pitot a la válvula de inserción

b) Para fijar la regla graduada c) Para purgar el aire del tubo Pitot d) Para limpiar el manómetro

6.- ¿Cuál de los siguientes aditamentos no es necesario para el manejo e instalación del tubo Pitot?

a) Manómetro b) Máquina de inserción c) Pluviómetro d) Líquido manométrico e) Válvula de inserción f) Mangueras

7.- ¿Qué nos es posible registrar con el manómetro diferencial?

a) La diferencia de cargas en un tramo de tubería

b) El coeficiente de Manning c) Gravedad dentro del tubo d) Viscosidad

8.- ¿Generalmente qué resistencia deben de tener las mangueras utilizadas?

a) 2 mm de mercurio b) 80 atmósferas

c) 1.5 veces la presión máxima a soportar

d) 20 Kg/cm2 9.- ¿Qué es deflexión?

a) La diferencia de alturas en el líquido manométrico dentro del tubo en “U” b) Tangente de un ángulo

c) El reflejo del agua

d) Un tipo de líquido manométrico 10.- ¿Cuántas roscas tiene la válvula de inserción?

a) Dos b) Tres c) Cuatro d) Ocho

11.- ¿En cuantas cámaras esta dividida la máquina de inserción?

a) Dos b) Cuatro c) Seis d) Ocho

(21)

17

5. PRUEBAS DE

PRECISIÓN Y

CALIBRACIÓN

5.1.- OBTENCIÓN DEL

DIÁMETRO INTERIOR DE LA

TUBERÍA

Una de las calibraciones principales es la obtención del diámetro interno de la tubería, para lo cual se utiliza un gancho calibrador.

El procedimiento para obtener el diámetro interno del tubo es como sigue;

1.- Atornille la tuerca de acople a la válvula de inserción y abra la válvula, introduzca el gancho calibrador al interior del tubo llevándolo hasta el fondo, esta operación requiere de mucho cuidado, para evitar que se destruyan incrustaciones o material depositado en el interior de la tubería.

2.- Fije la guía de medición sobre la varilla; gire la varilla 180º de tal forma que el gancho libre el borde del extremo inferior de la válvula de inserción, posteriormente levante suavemente la varilla hasta tocar la parte superior interna del tubo.

3.- Determine el diámetro real del tubo, el cual equivale a la distancia existente entre la parte superior de la base del gancho calibrador y la guía de medición más una pulgada que es el tamaño del gancho.

4.- Regrese la varilla a su posición original, extráigala y cierre la válvula de inserción; destornille la tuerca de acople y retire la varilla de calibración.

La altura del gancho normalmente es de 25.4 mm (1") pero existen varillas de calibración cuyo gancho tiene una altura de 20 mm. Es mejor como se menciono anteriormente verificar el valor de esta longitud antes de usarlo.

Fig. 5.1 Al topar el gancho con el fondo de la tubería se aprieta la guía de medición.

Fig. 5.2 Debemos tener cuidado con los posibles residuos alojados en la tubería.

Fig. 5.3 La suma de las longitudes del gancho y la que nos arroja el método es el diámetro de la tubería. Fig. 5.4 Para obtener el diámetro interior de la tubería lo primero que se tiene que hacer es checar la longitud del gancho

(22)

18

5.2 OBTENCION DEL FACTOR

DE VELOCIDAD

A través de la pitometría es posible determinar valores reales, tanto de la velocidad media como del diámetro interno de la tubería.

Primero veremos el componente de velocidad media, el cual se justifica debido a que las partículas o filetes de agua no fluyen a la misma velocidad a lo largo de la sección transversal de la tubería.

Estas variaciones de velocidad a lo largo de la sección transversal de una tubería bajo presión, pueden graficarse para obtener una curva denominada "perfil de velocidades". Para trazar el perfil de velocidades dividiremos el área de la

sección transversal en anillos de áreas iguales.

Para la preparación de la escala antes mencionada, es conveniente aclarar que el número de anillos en que se divide el área de un conducto, está directamente relacionado con el diámetro del mismo, el número mínimo de anillos recomendados por los fabricantes para cada diámetro, así como los radios al centro de los mismos, (todas las distancias están indicadas en pulgadas), se presentan en la tabla # 1. Ajuste la guía de medición del tubo Pitot a la posición de la escala que indica el centro del tubo (referencia cero).

Deslice el tubo Pitot hasta que la guía de medición coincida con la graduación de la escala que indica el punto superior del anillo número uno y efectúe el procedimiento del inciso anterior. A continuación coloque el orificio del tubo Pitot nuevamente en el centro y realice una nueva lectura, posteriormente ubique el tubo Pitot en el extremo inferior del anillo número uno y repita la lectura.

Repita el procedimiento descrito en el punto anterior para determinar la diferencial de presión en cada uno de los anillos determinados anteriormente.

5.3.- REGISTRO DE AFORO

PITOMETRICO

Los datos obtenidos durante la práctica del aforo pitométrico deben ser registrados en la forma “Registro de Aforo Pitométrico” (TABLA 2); en la parte superior de la hoja se debe asentar la siguiente información: Datos generales de la instalación en donde se realiza el aforo, incluyendo nombre y

ubicación.

Diámetro nominal del tubo, diámetro calibrado del tubo, área del tubo en la sección de aforo (con el diámetro calibrado) y el peso específico del líquido manométrico).

Fórmulas que se emplean para el cálculo de la velocidad :

___________ V = Cp x√ 2g(γM - 1)d

en donde:

V= Velocidad del líquido en m/s

Cp = Constante constructiva del tubo Pitot que se usa. (0.795 ó 0.802) adimensional g = Aceleración de la gravedad = 9.81 m/s2

γM = Peso específico del liquido

manométrico usado en g/cm3.

d = Presión diferencial medida en el manómetro U en mm.

Nota: El valor del coeficiente del tubo Pitot (Cp) dependerá de la constante constructiva del equipo utilizado.

C = Vm/Vc donde :

C = Coeficiente de velocidad, calculado a partir de los promedios de las columnas Vm/Vc, donde Vm es el valor medio de la velocidad en cada uno de los anillos y Vc el valor de la velocidad en el centro de la tubería y cuyo valor debe ser muy cercano a Cv que corresponde al coeficiente de velocidad obtenido a partir de la curva de velocidades.

Es necesario anotar en el espacio correspondiente la siguiente información :

• la fecha en que se realizó el aforo,

• la hora del inicio y finalización del aforo,

• el nivel estático y dinámico del agua en el pozo,

• el nombre del operador que realizó el aforo.

Fig. 5.5 Se deberá de tener cuidado en la proyección de la válvula de inserción

(23)

19 Debajo de la información anterior, el

registro se divide en 2 secciones, en la sección izquierda se consignan los datos que arrojan las mediciones pitométricas, así como los cálculos derivados de ellas y en la sección derecha una espacio para graficar la curva de velocidades. A continuación se describen ambas secciones:

Sección izquierda: Esta sección está

dividida en 7 columnas mismas que se describen a continuación:

Columna n: En esta columna los renglones

están numerados a partir del centro de a tubería, del 1 al 9 hacia arriba y del -1 al -9 hacia abajo, los números corresponden al número de anillos en que se divide el conducto para realizar las mediciones pitométricas, tanto para la parte superior del anillo como para la inferior.

Columna R: En esta columna se anota la

distancia a la que se deberán colocar los orificios del tubo Pitot para leer la diferencial de presión en cada anillo.

Columna d: En esta columna se anota para

cada posición de los orificios indicados en la columna R, el valor de la diferencial de presión obtenida en el manómetro “U” en mm.

Columna dc: En esta columna se anota los

valores de la presión diferencial que registra el manómetro diferencial cuando los orificios del tubo Pitot se encuentran en el centro de la tubería.

Columna Vm: Representa la velocidad

media del flujo, se calcula tomando en cuenta las diferenciales de presión de la columna d para cada uno de los puntos, aplicando la fórmula de velocidad,

posteriormente se suman los valores de Vm y se calcula su promedio, anotando éste en la parte inferior de la tabla.

Columna Vc: Esta columna representa la

velocidad central del fluido, calculándose en función de las diferenciales de presión de la columna “dc” para cada uno de los puntos, aplicando la fórmula de velocidad, posteriormente se suman los valores de Vc y se calcula su promedio, anotando éste en la parte inferior de la tabla. Generalmente estos valores resultan constantes para todos los anillos en aforos instantáneos, pero en ocasiones tienden a variar, por lo que deberá anotarse el valor que resulte y calcular su promedio. Columna Vm/Vc: En esta columna se registra el valor que resulta al dividir por renglones los valores de las columnas Vm entre Vc.

Sección derecha: En esta sección se

presenta una gráfica, en cuyo eje vertical del lado derecho se encuentran indicados los anillos que sirvieron para efectuar las lecturas de las presiones diferenciales, en el manómetro “U”, partiendo de cero a 9 y de cero a -9 en el eje horizontal, los valores del coeficiente Vm/Vc.

En la gráfica se ubicarán los puntos correspondientes al valor de cada uno de los anillos con el valor del coeficiente Vm/Vc correspondiente.

Una vez ubicados todos los puntos en la gráfica, se procede a dibujar la parábola que más se ajuste a los puntos ya localizados, esta parábola deberá de ser lo más uniforme posible. La parábola que resulte, definirá, unos nuevos valores de Vm/Vc en los puntos en que se cruza con las líneas de los anillos representados en el eje vertical del lado derecho, estos nuevos valores se anotarán en la columna denominada “Número de anillos” localizada

en la parte izquierda de la gráfica; se suman estos valores y se encuentra su promedio el cual corresponde a Cv (coeficiente de velocidad o factor de estación).

El gasto está dado por la ecuación de continuidad Q= A X V

En este caso se obtiene con la siguiente ecuación :

Q = A x (Vc X Cv) En donde

A= Area real del tubo. Vc = Velocidad central. Cv = Coeficiente de velocidad

(24)

20

Diáme

tro

tuberí

a

Núme

ro de

anillos

Radio

anillo

1

Radio

anillo

2

Radio

anillo

3

Radio

anillo

4

Radio

anillo

5

Radio

anillo

6

Radio

anillo

7

Radio

anillo

8

Radio

anillo 9

60

9

7.08 12.24 15.84 18.69 21.21 23.46 25.20 27.36 29.13

54

9

6.37 11.02 14.25 16.82 19.09 21.12 22.95 24.62 26.20

48

8

6.00 10.40 13.39 15.86 18.00 19.90 21.62 23.20

42

8

5.25 9.10 11.72 13.88 15.75 17.39 18.92 20.31

36

8

4.50 7.79 10.04 11.90 13.50 14.91 16.22 17.40

30

7 4.00 6.94 8.95 10.61

12.03

13.28

14.46

24

7 3.21 5.56 7.17 8.48 9.62 10.63

11.56

20

7 2.67 4.63 5.97 7.07 8.02 8.86 9.64

18

6 2.59 4.50 5.80 6.88 7.79 8.60

16

6 2.30 4.00 5.17 6.12 6.93 7.65

14

6 2.02 3.50 4.52 5.35 6.16 6.69

12

5 1.90 3.28 4.24 5.02 5.70

10

5 1.58 2.74 3.54 4.18 4.74

8

5 1.26 2.19 2.83 3.35 3.80

6

5 0.95 1.64 2.12 2.51 2.85

5

5 0.79 1.37 1.77 2.09 2.37

4

5 0.63 1.09 1.41 1.67 1.90

3

4 0.53 0.92 1.18 1.40

TABLA # 1 MUESTRA EL NÚMERO DE ANILLOS CONCÉNTRICOS PARA AFORO

PITOMÉTRICO

(25)

21

TABLA #2

DIAMETRO NOMINAL : V= 3.5524 DIAMETRO CALIBRARO UBICACIÓN : AREA = m2 P. E. LIQUIDO = n R d dc Vm m/seg Vc m/seg Vm/Vc 9 8 7 6 5 4 3 2 1 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 COEFICIENTE Vm / Vc 0.6 0.7 0.8 0.6 0.8 -3 __________________ -4 __________________ -5 __________________ 3 __________________ 2 __________________ 1 __________________ 0.5 PROMEDIO Cv_______________ -6 __________________ -7 __________________ -8 __________________ -9 __________________ -2 __________________ 0.7 6 __________________ 5 __________________ 4 __________________ .4 0.5 Q= l.p.s. P= kg/cm2 sumas promedio Observaciones : INSTALACION : 0.4 Numero de Anillos 9 __________________ 8 __________________ -1 __________________ 7 __________________

(26)

22

6.- REGISTRO E

INTERPRETACIÓN DE

LECTURAS Y

PROCESAMIENTO DE

INFORMACIÓN.

Como se menciono anteriormente el tubo Pitot tiene la facilidad de ser un

instrumento en el cual se pueden obtener los datos arrojados por este con diferente tipo de instrumento.

6.1.- REGISTRO CON

MANÓMETRO DIFERENCIAL

Como se ha explicado el manómetro diferencial nos da una lectura de diferencia de alturas en líquidos manométricos dentro del tubo en "U".

Es importante tener especial cuidado en la toma de lecturas del manómetro diferencia de tubo en "U" puesto que si no se toma la lectura correctamente tendremos errores posteriores de cálculo. Para esto es necesario que se tome en consideración la siguiente información.

Con la ayuda de un flexómetro mida la deflexión del líquido manométrico (se denomina deflexión a la distancia existente entre los niveles del líquido en ambos brazos del tubo “U” provocadas por la diferencia de presiones), haciendo coincidir el cero del flexómetro con uno de los meniscos y midiendo verticalmente hasta llegar al otro; en la siguiente figura se observa la forma correcta de tomar la lectura.

Es importante hacer mención que este tipo de instrumento trabaja con líquido manométrico el cual se ha explicado anteriormente

6.2.- REGISTRADORES

GRAFICOS

El registrador gráfico es un instrumento que nos arroja la velocidad en pies por segundo (ft/s) en una carátula. Este instrumento es sensible, duradero y de fácil instalación y su principio de operación es sencillo, Los principales elementos de este aparato son una cámara que contiene mercurio, un flotador y un brazo con una plumilla el cual registra los datos arrojados por el tubo Pitot.

Este mecanismo de registro esta totalmente cerrado para tener mayor protección durante su operación.

Esta protección ha sido diseñada para ofrecer una completa garantía para la unidad cuando esta no se encuentra en uso, también se puede notar que todas la conexiones están protegidas para minimizar el daño que se pueda causar en su transportación.

Cualquier movimiento en la altura del mercurio se registra el flotador el cual a su vez lo transfiere al brazo con la plumilla para ser registrada.

Con este tipo de instrumentos se puede tener la facilidad de obtener registros o lecturas constantes durante determinado tiempo como lo pueden ser 24 horas, sin embargo con el tiempo han sido remplazados por otros aparatos un poco mas complejos.

Fig. 6.1 Debemos tener cuidado con la toma de lecturas de los meniscos en el tubo en "U"

Fig. 6.2 Este tipo de instrumentos necesitan ser calibrados antes de su uso.

(27)

23

6.3.- REGISTRO DIGITAL

Este instrumento como se indica en su nombre nos da una lectura digital.

Los datos obtenidos del tubo Pitot los convierte a una señal digital la cual se muestra en una carátula, esta carátula nos da datos que manejados adecuadamente podemos saber el gasto directamente en pies por segundo (ft/s).

La ventaja que se tiene en este tipo de instrumentos es su fácil manejo y los nulos problemas de traslado, a diferencia de otro tipo de aparato. No es necesario el uso de líquidos manométricos y su tamaño es pequeño comparándolo con el registrador gráfico.

Los datos de un tipo de registrador digital son los siguientes;

Datos del registrador: Mca: WESTRONICS

Modelo: 3000 digital data recorder

Señales de entrada: Voltage: +/-1mV a +/- 10 Vdc (50mV,100mV,200mV,1V,5V y 10V de rango)

Corriente: 4 a 20 mA; 10 a 50 mA standard Termocoples: J,K,T,E,R,S,B,C,Nicrosil-Nisil, y Nickel-Nickel molibdeno

RTD: 10 OHM U, 100,200 y 500 ohm Pt y 120 ohm Ni

User programmable linearization

Exactitud: Voltage: +/-0.05% para 50 mV a 10 Vdc

Corriente: +/-0.1% para 1 mA a 200 mA incluyendo shunt de resistencias

Impresora y carta

Sistema de escritura: matrix de impacto con cartucho de colores (verde,

rojo, azul, violeta, naranja, azul oscuro, verde oscuro y cafe)

Papel carta: 65 ft rollo

POTENCIA: 117 Vac, 50/60 hz; 230 Vac; 50/60 hz.

Temp. operación: 0°-45°C ambiente

6.4 PROGRAMA PARA

PITOMETRÍA

Actualmente existe un programa de computo en el cual es sencilla la obtención de los caudales, solo introduciéndole los datos necesarios para la medición del caudal en una sección de tubería.

Al incluirle los datos necesarios no arroja el calculo de gasto así como el perfil de velocidades en la sección de la tubería que se esta estudiando.

Los datos que este programa de computo no solicita son los mismos que se sacan en campo, estos se encuentran ordenados específicamente y algunos de los datos que nos pide son los siguientes;}

Datos generales Calibración Velocidad central

Algunos de los resultados que nos arroja este programa son el perfil de velocidades y el gasto.

Este programa se encuentra disponible en el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA)

(28)

24

AUTOEVALUACION No. 2

1.- ¿Para qué es necesario el gancho calibrador?

a) Para la limpieza de la válvula de inserción

b) Para medir el diámetro interno de la tubería

c) Como ajustador de la tuerca de acople d) Para el ensamble de las piezas 2.- ¿Es necesario medir la longitud del gancho calibrador?

a) Si b) No c) Tal vez

d) Depende de la temperatura 3.- ¿Para qué sirve la tuerca de acople? a) Para perforar la tubería

b) Para atornillar el gancho la válvula de inserción

c) Para acomodar la cadena d) Como lubricante de las piezas 4.- ¿Es necesario que el gancho tope en la extremidad superior interna de la tubería? a) Si

b) No c) Tal vez

d) Solo si el diámetro de la tubería es de 4”

5- ¿La suma de qué longitudes nos da el diámetro interno de la tubería?

a) Gancho + longitud de la varilla

b) Gancho + longitud de la guía de medición

c) Gancho + espesor de la tubería d) Gancho + longitud de la tubería

6.- ¿Debido a qué se justifica la obtención de la velocidad media?

a) Por el espesor de la tubería en el tramo a estudiar

b) Por las variaciones de la velocidad a través de la tubería

c) Por lo sedimentos arrastrados por el flujo

d) Por la viscosidad del flujo

7.- El número de anillos en los que se divide el área de un conducto a qué esta directamente relacionado?

a) La gravedad b) La temperatura c) El diámetro

(29)

25

7.- MANTENIMIENTO

BÁSICO

7.1.- ASPECTOS GENERALES

Como se ve, los trabajos ejecutados a través de pitometría son variados, lógicamente, los equipos que se utilizan en cada una de las operaciones también lo son.

Los equipos pitométricos se desgastan con el uso, ocasionando un deterioro prematuro si no se corrige a tiempo esta situación, conllevando a trastornos en el programa de trabajo establecido.

Entre los equipos de pitometría existentes, algunos son extremadamente sensibles y pueden dañarse y/o descalibrarse cuando ocurren descuidos operacionales y transporte inadecuado.

Es imprescindible que la unidad de pitometría de cada institución tenga a su disposición un taller. Este tendrá por función ejecutar el mantenimiento preventivo y en algunos casos hasta el mantenimiento correctivo.

La implantación del taller de pitometría tiene otra importancia fundamental: al efectuarse en mantenimiento permanente, se evita en parte posibles daños y, en consecuencia, se reduce significativamente la adquisición de repuestos que generalmente son difíciles de conseguir. El objetivo es procurar el mantenimiento de los equipos a fin de poder atender las necesidades, actuando antes que la rotura o el desgaste de algún componente paralice el equipo. Además, posibilita su calibración para que funcionen

óptimamente y brinden la precisión y confiabilidad deseadas.

El mantenimiento preventivo es vital para que los equipos se mantengan siempre en buenas condiciones y puedan utilizarse en cualquier momento.

El taller debe de contar con dos áreas bien definidas:

• Para almacenamiento de materiales, equipos y herramientas.

• Para mantenimiento y operación del equipo, al cual normalmente sólo debe tener acceso el instrumentista. Los equipos y herramientas utilizados para el mantenimiento y reparación son los mismos que se emplean en cualquier pequeño taller de instrumentación.

Para la implantación y adaptación del taller es necesario considerar las políticas generales de mantenimiento, definir su dirección establecer la conformación y dimensionamiento, y considerar la dotación mínima necesaria para que cumpla su objetivo.

La implantación del programa de mantenimiento preventivo a través del taller de pitometría permite obtener los siguientes beneficios:

• Aumenta la vida útil de todo equipo.

• Se incrementa la confiabilidad de la información levantada en el campo.

• Se economiza tiempo al evitar la instalación del equipo, cuyos resultados no sean del todo convincentes.

Tiene costos más bajos, ya que el

mantenimiento preventivo adecuadamente aplicado es más

económico que el correctivo.

7.2.- LIMPIEZA DEL TUBO EN

"U"

El estado de limpieza del tubo en U es de importancia vital para que, durante la ejecución de pruebas de medición de caudal o presión en campo. No haya problemas por la falta de caracterización de los meniscos. Un tubo en U con impurezas, polvos, grasas adheridas a sus paredes internas, provocará el fenómeno antes mencionado y como consecuencia errores en las mediciones.

El líquido manométrico reacciona químicamente con dichas impurezas, se torna más viscoso y humedece las paredes internas del tubo en U. Consecuentemente, los meniscos se vuelven planos, irregulares y muchas veces hasta se destruyen.

• Al llegar del campo con los diversos tubos en U que fueron utilizados, se esparce sobre ellos agua hirviendo, efectuándose movimientos circulares. Esto se logra usando una manguera que se acopla al tubo y al grifo del banco de lavado, y que debe disponer de calentamiento eléctrico.

• Retirar toda el agua del tubo.

• Mezclar agua caliente y detergente. Este último puede ser del tipo usado en máquinas para lavar vajillas, usándose en una proporción de un litro de agua por dos cucharadas de detergente.

• Colocar la mezcla en el tubo,

cepillándolo internamente con una escobilla apropiada.

• Rociar nuevamente el tubo con agua hirviendo durante algunos segundos.

• Guardar el tubo lleno de agua hasta el día en que se volverá a utilizar. Ese día, antes de ir al campo, se esparce nuevamente agua hirviendo dentro del

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